Mini Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krążąca wokół Księżyca
Mini Międzynarodowa Stacja Kosmiczna krążąca wokół Księżyca
Pod koniec stycznia 2016 roku rosyjska agencja informacyjna RIA Novosti opublikowała nieoczekiwane informacje. Powiedziała, że amerykańskie, rosyjskie i europejskie agencje kosmiczne negocjują formy przyszłej współpracy po zakończeniu programu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), który ma nastąpić około 2028 roku.
Okazało się, że szybko osiągnięto wstępne porozumienie, że po dużej stacji na orbicie okołoziemskiej kolejnym wspólnym projektem będzie stacja znacznie mniejsza, ale poruszająca się tysiąc razy dalej – wokół Księżyca.
Konsekwencje ARM i Constellation
Oczywiście najróżniejsze koncepcje baz księżycowych – zarówno na powierzchni, na niskiej orbicie, jak i na wysokiej orbicie – pojawiały się w ostatnich dziesięcioleciach mniej więcej raz na dwa lata. Były zróżnicowane pod względem skali – od niewielkich, pozwalających kilkumiesięcznej załodze przebywać dwu- lub trzyosobowej załodze, wymagających przetransportowania z Ziemi dosłownie wszystkiego, co niezbędne do życia, po ogromne kompleksy, niemal samowystarczalne miasta o populacji z wielu tysięcy. mieszkańcy. Łączyło ich jedno – brak funduszy.
Dziesięć lat temu, przez krótką chwilę, amerykański plan powrotu na Księżyc, znany jako Constellation, wydawał się mieć jakąś szansę, ale i on padł ofiarą zarówno braku zasobów, jak i niechęci politycznej. W 2013 roku NASA zaproponowała projekt o nazwie ARM (Asteroid Redirect Mission), później przemianowany na ARU (Asteroid Retrieval and, Utilization), ambitny program dostarczenia naszej planecie i zbadania głazu z powierzchni jednej z asteroid. Misja miała być wieloetapowa.
W pierwszym etapie miał zostać wysłany na jedną z planet grupy NEO (Near-Earth Objects), tj. w pobliżu Ziemi statek ARRM (Asteroid Retrieval Robotic Mission) wyposażony w zaawansowany system napędu jonowego miał wystartować z Ziemi w grudniu 2021 roku i wylądować na powierzchni nieokreślonego obiektu za niecałe dwa lata. Za pomocą specjalnych kotew miał zahaczyć głaz o średnicy około 4 m (jego masa wyniesie nawet 20 ton), a następnie owinąć go szczelnym pokrowcem. Wystartowałby w kierunku Ziemi, ale nie wylądowałby na Ziemi z dwóch ważnych powodów. Po pierwsze nie ma tak dużego statku zdolnego unieść tak ciężki przedmiot, a po drugie nie chciałem mieć kontaktu z atmosferą ziemską.
W tej sytuacji powstał projekt sprowadzenia połowu na określoną wysoką orbitę wsteczną (DRO, Distant Retrograde Orbit) w 2025 roku. Jest bardzo stabilny, co nie pozwoli mu zbyt szybko spaść na księżyc. Ładunek zostanie przetestowany na dwa sposoby - przez automatyczne sondy oraz przez ludzi przywiezionych przez statki Oriona, jedyną pozostałość programu Constellation. A AGC, odwołany w kwietniu 2017 r., mógłby zostać wdrożony w bazie księżycowej? Dwa kluczowe komponenty – jeden materiałowy, czyli silnik jonowy, i jeden niematerialny, orbita GCI.
Jaka orbita, jakie rakiety?
Decydenci stanęli przed kluczowym pytaniem: po jakiej orbicie powinna podążać stacja nazwana DSG (Deep Space Gateway). Gdyby ludzie mieli w przyszłości udać się na powierzchnię Księżyca, oczywistym byłoby wybranie niskiej orbity, około stu kilometrów, ale gdyby stacja rzeczywiście była również przystankiem w drodze do libracji Ziemi-Księżyca system punktów lub asteroid musiałby być umieszczony na wysoce eliptycznej orbicie, co przyniosłoby duży zysk energetyczny.
W rezultacie wybrano drugą opcję, za którą przemawiała duża liczba celów możliwych do osiągnięcia w ten sposób. Nie była to jednak klasyczna orbita DRO, lecz NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) – otwarta, quasi-stabilna orbita przechodząca w pobliżu różnych punktów równowagi grawitacyjnej Ziemi i Księżyca. Kolejną kluczową kwestią byłby wybór rakiety nośnej, gdyby nie fakt, że w tamtym czasie jej nie było. W tej sytuacji postawienie na SLS (Space Launch System), superrakietę stworzoną pod auspicjami NASA do eksploracji głębin Układu Słonecznego, było oczywiste, gdyż data oddania do użytku jej najprostszej wersji była najbliższa – wówczas został zainstalowany pod koniec 2018 roku.
Oczywiście w rezerwie były jeszcze dwie rakiety – Falcon Heavy od SpaceX i New Glenn-3S od Blue Origin, ale miały one dwie wady – mniejszą nośność oraz fakt, że w tamtym czasie również istniały tylko na papierze (obecnie Falcon Ciężki po udanym debiucie, start rakiety New Glenn zaplanowano na 2021 rok). Nawet tak duże rakiety, zdolne dostarczyć 65 ton ładunku na niską orbitę okołoziemską, będą w stanie dostarczyć w rejon Księżyca masę zaledwie 10 ton. Stało się to ograniczeniem masy poszczególnych pierwiastków, ponieważ w naturalny sposób DSG musiało być strukturą modułową. W pierwotnej wersji zakładano, że będzie to pięć modułów – napęd i zasilanie, dwa mieszkalne, brama i logistyka, które po rozładunku posłużą jako laboratorium.
Ponieważ inni uczestnicy ISS również wykazali duże zainteresowanie DRG, tj. W Japonii i Kanadzie okazało się, że manipulator zostanie dostarczony przez Kanadę, która specjalizuje się w robotyce kosmicznej, a Japonia oferowała siedlisko w pętli zamkniętej. Ponadto Rosja poinformowała, że po uruchomieniu załogowych statków kosmicznych Federacji część z nich może zostać wysłana na nową stację. Koncepcję małego bezzałogowego lądownika, zdolnego dostarczyć z powierzchni Srebrnego Globu od kilkudziesięciu do kilkudziesięciu kilogramów próbek, obiecały wspólnie ESA, CSA i JAXA. Długoterminowe plany polegały na dodaniu kolejnego, większego siedliska pod koniec XX wieku, a nieco później, etapu napędowego, który mógłby skierować kompleks na trajektorię prowadzącą do innych celów.
